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                公司新闻

                直流充电桩中“快准稳”的SiC器件

                根据对电动汽车的充电方式,充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两大类。直流充电桩具备直接给电池充电的能力,以三相四线制的方式连接电网,能够提供充足的电力,输出的电压和电流调整范围大,俗称“快充”。随着欧洲和美国开始计划进一步提高直流快充能力(350kW快速充电站)。安装超级充电桩是电动汽车行业的一大进步,这个新的标准将会进一→步打开电动汽车市场,也更加有利于电动汽车的▂进一步普及。充电技术的提升需要与电池技术共进,相对于更高电压的充电桩技术。以欧洲的▲几家车企为例,车企自身需要大力推动直流快充基础设施的发展:

                ?四家公司将在欧洲部署超快速充电站,2017年首先在400个地方设置充电站,在2020年之前将设置范围扩大至欧洲的数千处。

                ?四家公司预期将向超快速充电网络设施投入大量建设资金,设立建设基础设施的合资公司。

                ?为了确立无论哪种电动汽车品牌均可便捷使用的充电站,四家公司还将推动其他汽车厂商加入

                随着这个市场的不断演进,直流充电桩的整个电压平台都会有变化。

                 

                图示1-通往350kW直流充电

                **部分:直流充电桩的需∴求

                直流充电系统是一个整体,是把交╳流功率系统转化成直流的装置。目前400V的充电桩一般应用在乘用√车上,500~700V的应用在大巴车上,整体核心的是充电电源模块,完成AC=>DC的电压和能量转换。随着快速充电的需求不断增加,整个电压平台都会向800~1000V进行提升。

                现在不少的快速▽充电解决方案提供150千瓦、300千瓦和450千瓦不同规格的充电功率。无需单独设立充电站,公交车在停靠∑终点站时仅需4~6分钟即可通过车顶自动连接装置完成快速充电,在满足线路行驶的用电需求的同时,也使公交车能够安装更小、更轻便的电池组,从●而减轻自重,同时提高乘客运输能力。

                 

                图示2-大巴的固定直流充々电的设施

                 

                图示3-大巴顶◤端直流充电

                第二部分:直流充电的功率模块与SiC器件☆的应用

                从充电电源模块而言,分为整流、PFC、DC/DC变压几个部分,有1~2独立的控制器整流和变压部分,如下图所示≡。以下蓝色的部分为罗姆可以提供的一些器件。

                 

                图示4-充电机系统的核心部件概览

                AC/DC电路可采用三相交流电输√入, AC/DC转换可采用全波整流加PFC升压电路的拓扑结构,也可采用◢两路PFC升压电路交错并联来提高开关频率和增加功率。影响AC/DC转换ξ的体积、效率和散热等特♀性,主要♂的关键因素是PFC电路的ζ 开关频率及器件特性。

                SiC-SBD:罗姆不断改善元器件工『艺,随着产品的更新换『代,实现了低VF。开发出使用SiC的SBD(肖特基势垒二极管),*适合PFC(Power FactorCorrection)电路及逆变器用途。实现了Si-FRD(Fast Recovery Diodes)难以实㊣现的极短的反向恢复时间(trr),使得高速开关成为可能。由于反向恢复电荷量(Qrr)小,为降低←开关损耗和设备小型化做出贡献。

                DC/DC电路←现在用的比较多的是LLC串联谐振全桥电路拓∞扑结构。LLC电路的开关频率◥及器件特性也会影响DC/DC转换的体积、效率和散热这些〒特性。

                 

                图示5- LLC串联谐振全桥电路拓扑结构

                选择功率开关@ 管和功率二极管的主要器件特∏性包括:

                ?导通损耗(或导通电阻)

                ?开关损耗

                ?反向漏电流和反向恢复时间

                ?反向耐压

                ?温度特性

                功率开关管和〓功率二极管的导通损耗和开关损耗越小、反向漏电流和反向恢复时间越小,开关频率就可以做的越高,反向耐压越高,工作电压选择就可越高,功率效率也就越高。

                SiC mosFET同时实现Si元器件做不到的高速开▃关和低导通电阻,即使在高温条件下也能显示优异的电气特性。为大幅降低开关损耗和周边元器件的小型々化做出贡献。简单来说,基于碳化硅的功率器件特别适合高频、高压和高温的工←作环境,车载充电机选用基于碳化硅的功率器件是非常好的选择。

                 

                图示6- SiCMOSFET特性

                 

                图示-7 SiCMOSFET在PFC电路内的应用

                小结:在充电技术不断迭代更新的产业◇环境及市场需求下,使用SiC器件是在未来快速充︼电领域占据前瞻市场地位的必经之路。


                本文转自罗姆半导体集团

                粤公网安备 44030602001782号